传感器

1.传感器及其工作原理
课题 第一节 传感器及其工作原理 课型 新授课 总 1 课时，第 1 课时
教学目标 1.知道什么是传感器，理解各类传感器的工作原理2.知道光敏电阻特点及作用3.掌握热敏电阻和金属电阻的特点及区别4.理解霍尔元件的原理及作用会用得各类元件(热敏电阻、光敏电阻、电容器、霍尔元件等)设计简单的控制电路
重点 认识各种常见的传感器；了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。
难点 光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。
教法 PPT课件，演示实验，讲授
教学活动设计 教 师 活 动 学生活动
一、引入新课引导学生看教材目录“勇气号”火星探测器的彩色照片；列举生活中的一些自动控制实例，如遥控器控制电视开关、日光控制路灯的开关、声音强弱控制走廊照明灯开关等，激发学生学习兴趣，引出课题。列举自己知道的自动控制的其他实例。如当走近自动门时，门会自动打开；电梯关门，当两门靠拢到接触人体时，门又会重新自动打开等等。演示实验：干簧管控制电路的通断: 如图，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡熄灭. （演示实验1：干簧管传感器） （演示实验1：干簧管传感器）（干簧管的实物及原理图）学生对干簧管并不熟悉，因此才有了好奇。声光控开关在生活中很普及，所以又有亲切感二讲授新课．什么是传感器 1．传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。2．传感器的作用是什么：传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。为了制作传感器，需要一些元器件，下面我们就来看几个实际的例子（二）．光敏电阻【演示实验】比较光敏电阻在不同光照条件下的电阻值不同 ①当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动，而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止。冰箱的控制，是通过温度传感器实现的。②楼梯道的电灯，晚上，有人经过楼道时，开关自动接通，灯就亮；白天，不管是否有人经过，开关都是断开的，灯总是不亮，这种开关用的就是声光传
空穴和自由电子的形成，是由于光照和温度升高载流子获得能量 现象：光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。普通电阻则不会发生变化。问题： （1）光敏电阻的电阻率与什么有关？（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？（3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？学生回答：（1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。（2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。（三）．热敏电阻和金属热电阻 1.金属导线；2.热敏电阻。 问题：（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？ （3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？学生回答：（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。金属导体的导电性能随温度升高而降低；半导体材料的导电性能随温度升高而变好。（2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。（3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电阻这个电学量。 如图，当被测物体左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，用什么方法可以检测电容的变化？电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。 感器。③为了防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多有一个小盒子，当房间失火时它能感知出现的烟雾，通过电路发出警报，这个小盒子就是烟雾传感器。其它电容传感器：电容式压力传感器、电容式位移传感器、电容式角度测试仪、电容式电解液液面升降测试器
教学活动设计 （四）．霍尔元件1879年美国物理学家霍尔观察到，在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差。人们把这样的现象称为霍尔效应，所产生的电势差叫霍尔电压。人们利用霍尔效应做成了霍尔元件。如图，霍尔元件是在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E、F、M、N而成。若在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的匀强磁场B，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使M、N间出现电压UH。这个电压叫霍尔电压，其决定式为。式中为薄片的厚度，为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，垂直电流方向导体板的横向宽度为a，则电流的微观表达式为 ①载流子在磁场中受到的洛伦兹力载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差，载流子受到的电场力为当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即 ②由①②式得 ③式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。令，则上式可写为 ④一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持I不变，则UH的变化就与B成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
教学活动设计 ②由①②式得 ③式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。令，则上式可写为 ④一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持I不变，则UH的变化就与B成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。巩固练习问题与练习P55第1、2题学案：课时作业板书设计 1.传感器及其工作原理 定义：把非电学量转化为电学量的一类仪器 工作原理：非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学 传感器 量 光敏电阻 光传感器 敏感元件 热敏电阻和金属热电阻 温度传感器 霍尔元件 霍尔传感器 电容式位移传感器课后反思：
教 学 活 动 设 计第三节：传感器的应用实验学案
【学习目标】
1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。
2、知道晶体三极管的放大特性。
3、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。
【学习重点】：传感器的应用实例。
【学习难点】：由门电路控制的传感器的工作原理。
【教学过程】
一、问题引入
上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？
二、学习新课
阅读下列学习资料总结二极管的特点和作用：
（一）、普通二极管和发光二极管
固态电子器件中的半导体两端器件。起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-光能量的转换，可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。 按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管
发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
特点：
作用：
阅读下列学习资料总结三极管的特点和作用：
（二）、晶体三极管
晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有 PNP和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的 PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将 ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
特点：
作用：
（三）逻辑电路
逻辑电路是以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。分组合逻辑电路和时序逻辑电路。前者的逻辑功能与时间无关，即不具记忆和存储功能，后者的操作按时间程序进行。由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。广泛应用于计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面。这里我们主要说逻辑门电路。
逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门，
1．与逻辑
对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是 ，只有当所有输入端输入都同为 时，输出才是1.
2．或逻辑
对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是 ，反之，只有当所有输入端都为 时，输出端才是0.
3.非门电路
对于非门电路，当输入为0时，输出总是 ，当输入为1时，输出反而是 ，非门电路也称反相器。
4.斯密特电路：
斯密特触发器是特殊的 电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值 V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平 V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候 V，Y会从低电平跳到高电平 V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为 的 信号。而这正是进行光控所需要的。
（四）、应用实例
1、光控开关
电路组成： 触发器， 电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
工作原理：
注意：要想在天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1.6V，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
拓展：如果电路不用发光二极管来模拟，直接用在电路中，就必须用到电磁继电器。如下图。
2．温度报警器（热敏电阻式报警器）
结构组成：斯密特触发器， 电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。
工作原理：
注意：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。
课堂练习
1.与门的输入端输入信号为何时，输出端输出“1”（ ）
A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1
2.或门的输入端输入信号为何时，输出端输出“0”（ ）
A.0 0 B.1 0 C.0 1 D.1 1
3.联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系（ ）
A.与门 B.非门 C.或门 D.与非门
4.图是一个复合门电路，由一个x门电路与一个非门组成.若整个电路成为一个与门，则x电路应是（ ）
A.与门 B.或门 C.与非门 D.或非门
5.“第4题”中的整个电路若成为一个或门，则x电路应是（ ）
6.如图是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”时，A、B端输入为何时输出端Y输出“1”（ ）
A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1
7.如图所示，一个三输入端复合门电路，当输入为1 0 1时，输出为___________.（填“0”或“1”）
8.与非门可以改装成一个非门，方法为只用一个输入端如A端，而另一个输入端B端输入稳定信号，则为把与非门改装成非门，B端应始终输入___________.（填“0”或“1”）
9、某些非电学量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电学量来测量的，一电容的两个极板放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为C=ES/d（E是常数但未知）.极板1固定不动，与周围绝缘，极板2接地，且可以在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行，极板2的两个侧边与劲度系数为k、自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容垂直，如图（1）所示.图（2）是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的变化，测得此时电容器两极板间的电压改变量为ΔU.设作用在电容板上的静电力不致引起弹簧可测量的形变，试求：待测压强p.
【学习小结】
本节课主要学习了以下几个问题：
二极管的特点和作用：
三极管的特点和作用：
斯密特触发器的特点和作用：
【课后作业】课本作业
【学习心得】
LED
R2
R1
RG
A
Y
+5V
R1
RG
A
Y
+5V
高压工作电路
~
220V
R1
RT
A
Y
+5V高二物理第六章第三节 传感器的应用实验教案
年 月 日
课题 第四节 实验：传感器的应用 课型 新授课 总 1 课时，第 1 课时
教学目标 １、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性.２、知道晶体三极管的放大特性.３、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用.４、综合实验培养动手能力，体会物理知识实际中的应用.
重点 1．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。2．温度报警器的电路工作原理。
难点 光控电路和温度报警器电路的工作原理。
教法 PPT课件，演示实验，讲授
教学活动设计 （一）引入新课随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器．传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的．这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。一．实验1、光控开关1．实验原理及知识准备如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为 330 kΩ，试分析其工作原理．工作原理：白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某个值（1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的问题：要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？分析：应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。问题：用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？分析：由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路．如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D为动触点，E为静触点．试分析电磁继电器的工作原理．
教学活动设计 分析：当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动触点D向下与E接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路．问题：说明控制电路的工作原理。分析：天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．二．温度报警器上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变化，从而达到报警的目的．这种设计其敏感性是否值的怀疑，你想过吗？既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器呢？温度报警器的工作电路，如图所示。试分析其工作原理：三．课堂总结、点评本节课主要学习了以下几个问题：四．实例探究电磁继电器与自动控制现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程．热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路五、问题与练习：课后P641、2、3题课后反思：
光控开关
温度报警器
传感器的应用实例第二节：传感器的应用（一）教案
【教学目标】
1．知识与技能：
（1）、了解传感器应用的一般模式；
（2）、理解应变式力传感器的应用――电子秤的工作原理。
(3)、理解温度传感器的应用――电熨斗、电饭锅的工作原理
⑷、理解光传感器的应用――火灾报警器的工作原理
2．过程与方法：
通过实验结合物理学的知识，探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理，从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。
3．情感、态度与价值观
激发学生的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高物理理论知识与实际相结合的综合实践能力。
【教学重点】：各种传感器的应用原理及结构。
【教学难点】：各种传感器的应用原理及结构。
【教学方法】：PPT课件，演示实验，讲授
【教学用具】：小型电子秤、电熨斗、电饭锅、示波器。
【教学过程】
一、引入新课
师：上节课我们学习了传感器及其工作原理。传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？
学生思考后回答：光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
这节课我们来学习传感器的应用
二、进行新课
1、传感器应用的一般模式
师：阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
提示：一般情况下，传感器产生的信号非常微弱，要想触发控制电路，此信号必须进一步放大才可以，所以需要放大电路，即放大器。
生：阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
师：下面学习几个传感器应用的实例。
2．力传感器的应用——电子秤
师：阅读教材57页开头一段，思考并回答问题。
（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？
（2）简述力传感器的工作原理。
（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？
生：阅读教材，思考并回答问题。
生1：电子秤的测力装置是力传感器，它是由一个金属梁和两个应变片一起组成了测力部分。
生2：在金属梁没有力的情况下，金属梁处于水平状态，梁的上下应变片的长度没变且相等，两应变片的电阻大小也相等，当给金属梁施加竖直向下的力时，金属梁会向下弯曲，使得金属梁上面的应变片被拉长，电阻变大，两端电压也变大，而下边的应变片被挤压收缩，电阻变小，两端的电压也减小，使得两应变片两端电压值不相等，存在差值，控制电路就通过这个差值，经过放大电路将差值信号放大，再在显示器上显示出数字，即力F的大小。
生3：应变片能够将形变这个力学量转化为电阻这个电学量。
师：总结点评，结合板画强调讲解应变片测力原理。
3．温度传感器的应用——电熨斗
师：温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的．电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。
实验：取一个报废的日光灯启辉器，去掉外壳，敲碎氖泡的玻璃，可以看到一个U型的双金属片，双金属片的旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点，常温下触点是分离的，用火焰靠近金属片，可以看到双金属片的形状变化，与金属丝接触，熄灭火焰，双金属片逐渐恢复原状，两个触点分离。
把这个启动器用到温控开关，可以控制小灯泡的亮和灭。
生：做实验，观察实验现象。
师：电熨斗就装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。 投影：电熨斗结构图（如图所示）
思考与讨论：
（1）常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？
参考答案：（1）常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的．
4．温度传感器的应用——电饭锅
1．学生阅读教材，回答问题：
（1）电饭锅中温度传感器的主要元件是什么？
（2）感温铁氧体的组成物质是什么？
（3）感温铁氧体有何特点？
（4）什么是“居里点”？
2．观察演示实验
现象：当感温铁氧体的温度升高到一定数值时，感温铁氧体与磁铁分离。说明温度升高到一定数值时，感温铁氧体的磁性消失。
投影电饭锅的结构示意图:
学生思考并回答教材“思考与讨论”中的问题，
了解电饭锅的工作原理:
.开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开
后这个按钮是否恢复到图示的状态？为什么？
(2).煮饭时水沸腾后锅内是否回大致保持一定的温度？为什么？
(3).饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？
这时电饭锅会自动地发生哪些动作？
(4).如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？
总结：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，
手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加
热，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体
相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．
5．光传感器的应用——火灾报警器
阅读教材，思考并回答有关问题：
以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其工作原理：报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．
拓展：温度传感器的另一应用——电冰箱的温控装置
如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构，铜质的测温泡1，细管2和弹性金属膜盒3连成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸汽，构成一个温度传感器，膜盒3为扁圆形，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接，盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀，测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作，拉簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度的旋钮控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。
自动控温原理：如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构，铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸汽，构成了一个温度传感器，膜盒为扁圆形，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接，盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀，测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作，拉簧7的两端分别连接到弹簧片和连杆9上，连杆9的下端装在机箱上的轴，凸轮8是由设定温度的旋钮控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。当冷藏室里的温度升高时，1、2、3中的氯甲烷受热膨胀，弹性金属膜盒3的左端膨胀，推动弹簧片4向左转动，使5、6接触，控制的压缩机电路开始工作制冷，当温度下降到一定程度，氯甲烷受冷收缩，5、6又分开，制冷结束，直到下次温度升高再重复上述过程。
温度设定原理：将凸轮8逆时针旋转，凸轮将连杆9向右顶，使得弹簧7弹力增大，此时要将5、6触点接通，所需要的力就要大些，温度要高一些，即温控挡应低一些（例如1级），顺时针旋转凸轮8，控制的温度低一些，控温挡要高一些。
（三）典型例题
例1.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b在的示数均为 10 N（取g=10 m／s2）．
（1）若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向．
（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．
分析：传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，亦即该弹簧对滑块的弹力大小．
解：（1）如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力 F1=14N，右侧弹簧对滑块的向左的推力 F2=6.0 N．
滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有
得4 m/s2
a1与F1同方向，即向前（向右）．
（2）a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为N。滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得，a2=10m/s2，方向向左．
例2、如图5是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（A）
（A）距离变化
（B）正对面积变化
（C）介质变化
（D）电压变化
例3. .如图9所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片P固定有4个电阻R1、R2、R3、R4（如图10所示），左边是它的侧面图这四个电阻连接成电路如图11所示，试回答下列问题：
（1）开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？
（2）当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻大小如何变化？
（3）电阻变化后，电阻的A、B两点哪点电压高？它为什么能测量电压？
(提示：当O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的（由上图），因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽。)
解析：
（1）本题是电路中A、B两点间电压与4个电阻的关系，由于电压表的电阻可看作无穷大，因此本电路是R1、R2的串联电路与R3、R4的串联电路并联，伏特表电路相当于一根电桥，要使伏特表无读数，即A、B两点电势相等则有：R1/R2= R3/R4或R1R4= R2R3。
（2）当O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的（由上图），因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽，根据电阻定率，则R1、R4增大，R2、R3减小，显然，这时A、B两点电压不再相等。
（3）电阻增大，电压降增大，电阻减小，电压降减小，故在R1、R2的串联电路上R1上的电压降增大，R3、R4串联电路上R3电压降减小，所以A点电压高于B点电压。测量血压时，血压越高，压力F越大，金属片形变越显著，电阻变化越大，因而电压表示数越大，于是就能根据电压表示数的大小来测量血压的高低了。当然在实际上由于金属片形变较小，所以电阻变化也较小，A、B两点间电压还要经过放大才能通过电表指示出来，有的还可以转换成数字显示出来。
【课堂总结】
本节课主要学习了以下几个问题：
力传感器的应用——电子秤
传感器的应用 温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅
光传感器的应用——火灾传感器
力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声音信号转换为电信号，而温度传感器往往是用来进行自动控制．
【布置作业】课本P61-62 1、2、3、4
【板书设计】
第二节：传感器的应用（一）
一、传感器应用的一般模式示意图
力传感器的应用——电子秤
二、 传感器的应用 温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅
光传感器的应用——火灾传感器
【教学反思】
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
传感器
转换或放大电路
执行机构
仪表显示
微机系统
金属板
金属膜
振动膜
外电路
图5
P
图9
F
O
P
R1
R4
R2
R3
O
图10
V
R1
R2
R3
R4
B
A
图11
传感器
转换或放大电路
执行机构
仪表显示
微机系统